题目内容

【题目】如图,四边形与均为菱形,,且.

(1)求证:平面;

(2)求二面角的余弦值;

(3)若为线段上的一点,满足直线与平面所成角的正弦值为,求线段的长.

【答案】(1)证明见解析;(2);(3).

【解析】

(1)设与相交于点,连接,证明,得到答案.

(2)先证明两两垂直,如图所示建立直角坐标系,分别计算法向量,利用夹角公式得到答案.

(3)设,则,利用夹角公式计算得到答案.

(1)设与相交于点,连接,

∵四边形为菱形,∴,且为中点,∵,

∴

又,

∴平面.

(2)连接,∵四边形为菱形,且,

∴为等边三角形,∵为中点,∴

又,

∴平面. ∵两两垂直

∴建立空间直角坐标系,如图所示:

∵四边形为菱形,, ,∴.

∵为等边三角形,∴.

∴,

∴,

设平面的法向量为,则

令,则,得

设平面的法向量为,则,

令,则,得

所以

又因为二面角为钝角,

所以二面角的余弦值为.

(3)设

则

所以

化简得

解得:或(舍) 所以.

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